一种铁路给排水智能云系统的制作方法

本发明涉及给排水技术领域，具体为一种铁路给排水智能云系统。

背景技术：

随着科技的不断进步，铁路行业的不断发展，据统计，截止2018年底，中国高铁营业里程已经即将突破3万公里，占世界总量的三分之二。在铁路运营方面飞速发展的同时，对于各类配套设施来说同样是巨大的考验，铁路给排水系统作为铁路运输的基础显然是急需进步的一个配套设施。然而就目前来看，相较铁路的进步，给排水系统发展程度较为滞后，部分客车给排水的供给和排出布局不甚合理，信息化程度偏低，服务水平不高，尤其体现在集中监控部分，模块化程度寇待提高。因此，结合先进“智能云”和“模块化”俩大概念，建立铁路给排水智能云系统，实现对给排水系统的智能监控和高效运营管理具有划时代的意义。

目前铁路给排水智能管控系统现状：

1)通讯接口不统一

根据实际项目可知经常性同一线路不同标段由不同的厂家来做系统，各单位的系统通讯接口及协议不同，造成监测数据无法进行传输，最后使智能管控系统操作不能及时进行。

2)能耗高、管理难

当前给排水系统具有“点多、线长”的分布特点，导致现有的给排水计量存在“计量点多且分散、抄表长期化、统计分析繁琐”等工作特点。据统计，因入户表漏计、漏收导致的年给水抄收损失率为11％，因管网漏失导致的管网漏失率为40％。

3)水质监控较少

对于水质参数的检测，仅仅依靠环保部门或者自来水公司进行离线检测或到现场取水后回实验室检测，而没有对水质进行实时监测，存在着各种安全隐患，随着现在人们的生活水平逐步增长，对于健康环保的要求也在逐日提高，因此水质问题是不可忽视的重要环节。

4)通讯方式不一

在铁路给排水系统的实际现场，设备与系统之间的通讯方式多种多样，有无线通讯和有线通讯两种。其中无线通讯又有几种方式：4g、gprs、电台、zigbee、loro、wifi等，有线通讯有232串口、485总线、usb、网络等。每个厂家所使用通讯模块不统一，无法进行相互组网，造成给排水系统各成一派，没有标准。

5)效率低人员占比多

传统给排水多为点对点设备监控，造成数据分散，人员分散，也有部分给排水管理部门逐渐认识到现场数据资料对于能源管理的重要性，并采用各种仪器、仪表对用水设备进行检测，并派专人对仪器、仪表采集的数据进行现场维护、抄取，并逐级统计、上报。其缺点是手工操作工作量大，作业效率低，监控实时性差，难以满足大范围数据采集的需要。

基于此，本发明设计了一种铁路给排水智能云系统，以解决上述提到的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁路给排水智能云系统，通过智能云平台实时监控管理接入设备的状态与运行情况，并对设备进行远程操作，具有稳定、可靠、维护成本低、精确感知、精准操作、精细管理等优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铁路给排水智能云系统，由给水监控子系统、排水监控子系统、雨水监控子系统、中水回用监控子系统和智能云平台子系统组成，所述给水监控子系统由给水所单元、房屋用水单元和客车上水单元组成，所述排水监控子系统由污水泵站单元、污水处理厂单元和真空卸污单元组成，所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统均包括电源模块、显示模块、网络模块、通讯模块和信号模块，所述给水所单元、客车上水单元、污水泵站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统还具有水泵控制模块，所述智能云平台子系统由互联网、防火墙、智能云平台和服务器组成。

优选的，在所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统中，所述电源模块采用ups电源进行供电，并设有断相和相序保护装置及接地装置；所述显示模块为智能显示终端，用于显示仿真画面、历史报表、实时数据和报警记录信息，其中智能显示终端为智能手机、平板或者电脑；所述网络模块采用网关，通过网关接入互联网，用于将所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统中监测的信息上传至智能云平台子系统。

优选的，在所述给水所单元中，通讯模块为消毒设备、智能电表和电磁流量计或者远传水表，通过消毒设备监测出水口ss、cod、ph值、余氯的水质指标，通过智能电表对消防泵、生活泵、无负压设备和深井泵的能耗进行分析，通过电磁流量计或者远传水表监测消防泵、生活泵和深井泵的用水量；信号模块为液位传感器和压力传感器，通过液位传感器监测生活水池水位、消防水池水位和调解水池水位，通过压力传感器监测市政供水压力、消防泵出水压力、生活泵出水压力、无负压设备出水压力和深井泵压力；水泵控制模块为深井泵控制柜、供水控制柜和消防泵控制柜，通过深井泵控制柜、供水控制柜和消防泵控制柜实现对各自的启停远程控制、运行状态采集和故障采集。

优选的，在所述房屋用水单元中，通讯模块为电磁流量计或者远传水表，用于监测房屋用水末端的用水量；信号模块为压力传感器，用于监测房屋用水末端的压力。

优选的，在所述客车上水单元中，通讯模块为智能电表、股道管理机和电磁流量计或者远传水表，通过智能电表进行客车上水的能耗分析，通过股道管理机监测客车上水中的温度、上水压力、上水状态、手自动状态和故障状态信息，通过电磁流量计或者远传水表，用于监测客车上水的上水量；信号模块为压力传感器，用于监测客车上水的上水压力；水泵控制模块为上水机组控制柜，实现对上水机组启停控制、运作状态采集和故障采集。

优选的，在所述污水泵站单元中，通讯模块为智能电表和电磁流量计或者远传水表，通过智能电表对污水提升泵的能够进行分析，通过电磁流量计或者远传水表对污水泵站的污水量进行监测；信号模块为液位传感器和压力传感器，通过液位传感器监测污水井的液位，通过压力传感器监测污水提升泵的工作压力；水泵控制模块为污水泵控制柜，实现对污水泵启停控制、运行状态采集和故障采集。

优选的，在所述污水处理厂单元中，通讯模块为智能电表、水质分析仪和电磁流量计或者远传水表，通过智能电表对提升泵、空压机、溶气泵和加压装置的能耗进行分析，通过水质分析仪监测排放污水的bod、氨氮含量、ss、cod、ph值的水质指标，通过电磁流量计或者远传水表，监测污水处理厂的污水水量和产水水量；信号模块为压力传感器和液位传感器，通过压力传感器监测提升泵、空压机和溶气泵的压力，通过液位传感器监测调节池、污水池、隔油调节池和气浮池的液位；水泵控制模块为水处理控制柜，实现对气浮、sbr、mbr、加药装置及全自动过滤器的启停远程控制、运作状态和故障状态。

优选的，在所述真空卸污单元中，通讯模块为智能电表，用于对真空泵、除臭泵、排污泵、切割机和曝气电磁阀的能耗进行分析；信号模块为压力传感器和雷达液位计，通过压力传感器监测真空罐的压力，通过雷达液位计监测真空罐的液位；水泵控制模块为真空柜和排污柜，实现对真空泵、除臭泵、排污泵、切割机和曝气电磁阀的启停远程控制、运作状态和故障状态。

优选的，在所述雨水监控子系统中，通讯模块为智能电表和电磁流量计或者远传水表，通过智能电表对污水提升泵的能耗进行分析，通过电磁流量计或者远传水表监测雨水量；信号模块为液位传感器和压力传感器，通过液位传感器监测雨水水池的液位，通过压力传感器监测补水泵的压力；水泵控制模块为补水泵控制柜，实现对补水泵的启停控制、运行状态采集和故障状态采集。

优选的，在所述中水回用监控子系统中，通讯模块为电磁流量计和水质检测仪，通过电磁流量计监测回收水量，通过水质检测仪监测回收水的ss、cod、ph值、余氯的水质指标；信号模块为液位传感器和压力传感器，通过液位传感器监测回水水池、反应池和调节池液位，通过压力传感器监测回流泵的压力；水泵控制模块为回流泵控制柜，实现对回流泵的启停远程控制、运行状态采集和故障采集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统通过兼容水智能云子系统、排水监控子系统、雨水监控子系统、中水回用监控子系统，通过智能云平台实时监控管理接入设备的状态与运行情况，并对设备进行远程操作，采集实际现场设备的温度、压力、流量、电流、电压以及电机启停等参数，调度中心、供水工区、管理人员及值班人员可以通过电脑网页或是手机app实时查看，可以根据实际情况对各子系统进行给排水控制任务和监测任务，具有稳定、可靠、维护成本低、精确感知、精准操作、精细管理等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明给水监控子系统结构示意图；

图3为本发明给水所单元原理框图；

图4为本发明房屋用水单元原理框图；

图5为本发明客车上水单元原理框图；

图6为本发明污水泵站单元及污水处理厂单元结构示意图；

图7为本发明真空卸污单元结构示意图；

图8为本发明污水泵站单元原理框图；

图9为本发明污水处理厂单元原理框图；

图10为本发明真空卸污单元原理框图；

图11为本发明雨水监控子系统结构示意图；

图12为本发明雨水监控子系统原理框图；

图13为本发明中水回用监控子系统结构示意图；

图14为本发明中水回用监控子系统原理框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、电源模块；2、显示模块；3、网络模块；4、通讯模块；5、信号模块；6、水泵控制模块；7、互联网；8、防火墙；9、智能云平台；10、服务器；11、消毒设备；12、智能电表；13、电磁流量计或者远传水表；14、液位传感器；15、压力传感器；16、深井泵；17、生活泵；18、消防泵；19、深井泵控制柜；20、供水控制柜；21、消防泵控制柜；22、消防水池；23、生活水池；24、调解水池；25、污水泵；26、提升泵；27、溶气泵；28、水质检测仪；29、污水井；30、调节池；31、污水池；32、隔油调节池；33、气浮池；34、污水泵控制柜；35、水处理控制柜；36、真空泵；37、除臭泵；38、排污泵；39、切割机；40、曝气电磁阀；41、真空柜；42、排污柜；43、真空罐；44、雨水水池；45、补水泵；46、补水泵控制柜；47、回水水池；48、反应池；49、回流泵；50、回流泵控制柜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-14，本发明提供一种技术方案：一种铁路给排水智能云系统，由给水监控子系统、排水监控子系统、雨水监控子系统、中水回用监控子系统和智能云平台9子系统组成，所述给水监控子系统由给水所单元、房屋用水单元和客车上水单元组成，所述排水监控子系统由污水泵25站单元、污水处理厂单元和真空卸污单元组成，所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵25站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统均包括电源模块1、显示模块2、网络模块3、通讯模块4和信号模块5，所述给水所单元、客车上水单元、污水泵25站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统还具有水泵控制模块6，所述智能云平台9子系统由互联网7、防火墙8、智能云平台9和服务器10组成。通过云平台对接物联网设备做到精确感知、精准操作、精细管理，形成一种稳定、可靠、维护成本低、一站式的给排水智能云系统。

其中，所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵25站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统中，所述电源模块1采用ups电源进行供电，并设有断相和相序保护装置及接地装置；所述显示模块2为智能显示终端，用于显示仿真画面、历史报表、实时数据和报警记录信息，其中智能显示终端为智能手机、平板或者电脑；所述网络模块3采用网关，通过网关接入互联网7，用于将所述给水所单元、房屋用水单元、客车上水单元、污水泵25站单元、污水处理厂单元、真空卸污单元、雨水监控子系统和中水回用监控子系统中监测的信息上传至智能云平台9子系统。

给水监控子系统：如图2、图3所示，在所述给水所单元中，通讯模块4为消毒设备11、智能电表12和电磁流量计或者远传水表13，通过消毒设备11监测出水口ss、cod、ph值、余氯的水质指标，通过智能电表12对消防泵18、生活泵17、无负压设备和深井泵16的能耗进行分析，通过电磁流量计或者远传水表13监测消防泵18、生活泵17和深井泵16的用水量；信号模块5为液位传感器14和压力传感器15，通过液位传感器14监测生活水池23水位、消防水池22水位和调解水池24水位，通过压力传感器15监测市政供水压力、消防泵18出水压力、生活泵17出水压力、无负压设备出水压力和深井泵16压力；水泵控制模块6为深井泵控制柜19、供水控制柜20和消防泵控制柜21，通过深井泵控制柜19、供水控制柜20和消防泵控制柜21实现对各自的启停远程控制、运行状态采集和故障采集。

如图2、图4所示，在所述房屋用水单元中，通讯模块4为电磁流量计或者远传水表13，用于监测房屋用水末端的用水量；信号模块5为压力传感器15，用于监测房屋用水末端的压力。

如图2、图5所示，在所述客车上水单元中，通讯模块4为智能电表12、股道管理机和电磁流量计或者远传水表13，通过智能电表12进行客车上水的能耗分析，通过股道管理机监测客车上水中的温度、上水压力、上水状态、手自动状态和故障状态信息，通过电磁流量计或者远传水表13，用于监测客车上水的上水量；信号模块5为压力传感器15，用于监测客车上水的上水压力；水泵控制模块6为上水机组控制柜，实现对上水机组启停控制、运作状态采集和故障采集。

实现对给水所给水、房屋给水、客车上水给水单位供水系统的电量供给、数据监测、信号传输、流量液位压力等数据采集以及对泵阀控制，实现对用水单位的水量供给、能耗和安全等问题监测。

1)远程监测所辖水源井的工作情况、安防情况，远程控制所辖水源井水泵的启停；

2)在线监测加压泵组设备的工作情况，控制加压泵组的启停。

3)在线监测蓄水池水位、清水池水位、进口原水流量、出口清水流量和压力。

4)在线监测出口水的浊度、ph值、余氯等水质指标，录入其它水质信息。

5)在线监测大门、制水车间等重要场所的图像。

6)生成各种报表及数据曲线。

7)智能移动客户端：本系统可以运用智能手机、平板、电脑等移动pc进行数据实时监测，控制，以及实时曲线、图表、数据报表等功能。

排水监控子系统：如图6、图8所示，在所述污水泵25站单元中，通讯模块4为智能电表12和电磁流量计或者远传水表13，通过智能电表12对污水提升泵26的能够进行分析，通过电磁流量计或者远传水表13对污水泵25站的污水量进行监测；信号模块5为液位传感器14和压力传感器15，通过液位传感器14监测污水井29的液位，通过压力传感器15监测污水提升泵26的工作压力；水泵控制模块6为污水泵控制柜34，实现对污水泵25启停控制、运行状态采集和故障采集。

如图6、图9所示，在所述污水处理厂单元中，通讯模块4为智能电表12、水质分析仪和电磁流量计或者远传水表13，通过智能电表12对提升泵26、空压机、溶气泵27和加压装置的能耗进行分析，通过水质分析仪监测排放污水的bod、氨氮含量、ss、cod、ph值的水质指标，通过电磁流量计或者远传水表13，监测污水处理厂的污水水量和产水水量；信号模块5为压力传感器15和液位传感器14，通过压力传感器15监测提升泵26、空压机和溶气泵27的压力，通过液位传感器14监测调节池30、污水池3131、隔油调节池3230和气浮池33的液位；水泵控制模块6为水处理控制柜35，实现对气浮、sbr、mbr、加药装置及全自动过滤器的启停远程控制、运作状态和故障状态。

如图7、图10所示，在所述真空卸污单元中，通讯模块4为智能电表12，用于对真空泵36、除臭泵37、排污泵38、切割机39和曝气电磁阀40的能耗进行分析；信号模块5为压力传感器15和雷达液位计，通过压力传感器15监测真空罐43的压力，通过雷达液位计监测真空罐43的液位；水泵控制模块6为真空柜41和排污柜42，实现对真空泵36、除臭泵37、排污泵38、切割机39和曝气电磁阀40的启停远程控制、运作状态和故障状态。

对污水泵25站、污水处理厂和真空卸污中心各类液位、压力、流量、电量、水质等数据进行检测，而后根据数据对各泵阀进行控制，其中对所采集的各类数据进行现场和云端实时显示，并且可以根据需求远程控制设备启停，对数据进行存档和报表统计，对于超过限定值的各类数据进行微信同步报警功能，报警时显示报警地点、报警值和报警时间。

1)实时数据采集控制功能：对排水污水泵25站、污水处理厂、真空卸污的各类数据、设备状态、电压、电流等数据，控制泵阀动作。

2)污水水质在线检测：进出水水质检测，包括ss、cod、ph、余氯等水质状态进行检测。

3)历史数据查询：系统的实时监测数据和控制数据自动存储在历史数据库中，历史数据可以以数据报表、趋势曲线、柱状图等丰富形式进行分析和重现。数据库具有公开的接口，可以实现灵活的数据交换和数据共享。

4)报警管理：系统对于超过限定或者不合理数据进行预报警和报警，报警信息通过智能云端发送至用户移动手机端，或者微信公众号发布报警信息，报警信息内容包括时间、地点、报警设备、报警值等。

5)智能移动客户端：本系统可以运用智能手机、平板、电脑等移动pc进行数据实时监测，控制，以及实时曲线、图表、数据报表等功能。

如图11、图12所示，在所述雨水监控子系统中，通讯模块4为智能电表12和电磁流量计或者远传水表13，通过智能电表12对污水提升泵26的能耗进行分析，通过电磁流量计或者远传水表13监测雨水量；信号模块5为液位传感器14和压力传感器15，通过液位传感器14监测雨水水池44的液位，通过压力传感器15监测补水泵45的压力；水泵控制模块6为补水泵控制柜46，实现对补水泵45的启停控制、运行状态采集和故障状态采集。

1)监测功能：通过各个传感网络对雨量、水压、流量、能耗、电压电流、泵阀状态等数据实时监测。

2)控制功能：远程或者自动控制现场设备启停，

3)报警功能：对于超标数据进行实时报警，报警方式分为微信公众号发布和短信报警俩种，报警内容包含报警地点、时间、数据。

4)保护和故障应急功能

5)数据存储和断电保存功能

6)智能移动客户端：本系统可以运用智能手机、平板、电脑等移动pc进行数据实时监测，控制，以及实时曲线、图表、数据报表等功能。

如图13、图14所示，在所述中水回用监控子系统中，通讯模块4为电磁流量计和水质检测仪28，通过电磁流量计监测回收水量，通过水质检测仪28监测回收水的ss、cod、ph值、余氯的水质指标；信号模块5为液位传感器14和压力传感器15，通过液位传感器14监测回水水池47、反应池48和调节池30液位，通过压力传感器15监测回流泵49的压力；水泵控制模块6为回流泵控制柜50，实现对回流泵49的启停远程控制、运行状态采集和故障采集。

1)实时数据采集和监控：中水回用现场检测显示各类数据、设备状态、电压、电流等数据，控制泵阀动作。

2)水质在线检测：可对水质进行检测分析。

3)过程优化控制：从中水回用系统的物理处理过程、生化处理过程到消毒过程，通过优化算法调度分配设备的运转和停止，实现全过程优化控制和管理，减少能源消耗、延长设备寿命、提高系统运行效率。

4)历史数据查询：系统的实时监测数据和控制数据自动存储在历史数据库中，历史数据可以以数据报表、趋势曲线、柱状图等丰富形式进行分析和重现。数据库具有公开的接口，可以实现灵活的数据交换和数据共享。

5)报警管理：对于中水回用生产过程中的异常数据信息，水处理优化控制系统提供报警的功能，系统可以自动监测控制系统的各种数据的合理范围，一旦超出合理范围便产生报警事件，并记录报警的各项参数；

6)远程数据交换：本系统充分利用开放性好的特点，可以通过各种有线或无线网络，将各监控站的运营数据、安全数据等信息传到控制中心，也可实现远程的数据查询请求。

7)智能移动客户端：本系统可以运用智能手机、平板、电脑等移动pc进行数据实时监测，控制，以及实时曲线、图表、数据报表等功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。